CN207442452U - 一种智能工业机器人驱动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能工业机器人驱动系统，包括控制器、计量芯片、电压过零检测模块、电流过零检测模块、驱动电路、MOSFET桥式电路和分合闸储能电容，控制器分别连接充电控制单元、计量芯片、CAN总线通讯模块、温度测量模块、电压过零检测模块、电流过零检测模块、显示模块和驱动电路，充电控制单元还分别连接分合闸储能电容和电源转换电路，电源转换电路还连接交流AC，所述计量芯片还分别连接三相电压采集模块和三相电流采集模块。本实用新型智能工业机器人驱动系统，通过各种电压电流检测模块，对系统的信号进行精确检测后进行控制，精度高，系统结构简单，成本低，适用范围广。

Description

一种智能工业机器人驱动系统

技术领域

本实用新型涉及一种机器人，具体是一种智能工业机器人驱动系统。

背景技术

机器人驱动系统大多采用异步电机，异步电机在运行过程中消耗有功功率的同时，还要从电网中吸收无功功率，吸收的无功功率会导致电路中的电流增加，造成电能不必要的浪费，降低了功率因数和电压质量。将并联电容器装置安装在电网中就可减少无功功率的流动，从而降低了输电线路因为额外输送无功功率而造成的输电损耗。现有的一些采用继电器控制的切投电容器方式不可靠，控制准确性不高，而且系统结构复杂，适用范围小。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种智能工业机器人驱动系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种智能工业机器人驱动系统，包括控制器、计量芯片、电压过零检测模块、电流过零检测模块、驱动电路、MOSFET桥式电路和分合闸储能电容，所述控制器分别连接充电控制单元、计量芯片、CAN总线通讯模块、温度测量模块、电压过零检测模块、电流过零检测模块、显示模块和驱动电路，充电控制单元还分别连接分合闸储能电容和电源转换电路，电源转换电路还连接交流AC，所述计量芯片还分别连接三相电压采集模块和三相电流采集模块，所述驱动电路还通过MOSFET桥式电路连接永磁同步真空开关；所述驱动电路包括芯片U1、电阻R1、电容C1、电感L1、变压器T、MOS管VT1和MOS管VT2，所述芯片U1引脚12分别连接电源VCC、芯片U1引脚11、芯片U1引脚8和变压器T初级线圈抽头，芯片U1引脚14分别连接芯片U1引脚13、电容C1和电阻R10，电阻R10另一端分别连接电阻R9、电容C4和电阻R8，电容C4另一端连接电阻R9并接地，电阻R8另一端分别连接芯片U1引脚2、电阻R7和电容C2，电容C2另一端分别连接电阻R7另一端和芯片U1引脚3，芯片U1引脚7接地，芯片U1引脚4分别连接电阻R1和电容C1另一端，电阻R1另一端分别连接电阻R11和电容C5并接地，电容C5另一端连接芯片U1引脚5，芯片U1引脚6连接电阻R11另一端，芯片U1引脚10分别连接电阻R2和MOS管VT1的G极，MOS管VT1的S极分别连接电阻R2另一端、二极管VD3正极、MOS管VT2的S极和电阻R3并接地，MOS管VT1的D极分别连接二极管VD1正极和变压器T初级线圈一端，二极管VD1负极分别连接二极管VD3负极和二极管VD2负极，二极管VD2正极分别连接变压器T初级线圈另一端和MOS管VT2的D极，MOS管VT2的G极分别连接电阻R3另一端和芯片U1引脚9，芯片U1引脚1连接电位器R5滑片，电位器R5一端接地，电位器R5另一端连接电阻R4，电阻R4另一端分别连接输出端VO、接地电容C3和电感L1，电感L1另一端分别连接二极管D1负极和二极管D2负极，二极管D1正极分别连接二极管D4负极和变压器T次级线圈一端，变压器T次级线圈另一端分别连接二极管D2正极和二极管D3负极，二极管D3正极连接二极管D4正极并接地；所述芯片U1型号为TL494。

作为本实用新型进一步的方案：所述计量芯片采用ATT7022A。

作为本实用新型进一步的方案：所述控制器采用TMS320F2812。

作为本实用新型进一步的方案：所述二极管VD3为稳压二极管。

作为本实用新型再进一步的方案：所述电源VCC电压为12V。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型智能工业机器人驱动系统，通过各种电压电流检测模块，对系统的信号进行精确检测后进行控制，精度高，系统结构简单，成本低，适用范围广。

附图说明

图1为智能工业机器人驱动系统的电路结构框图。

图2为智能工业机器人驱动系统中驱动电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型实施例中，一种智能工业机器人驱动系统，包括控制器、计量芯片、电压过零检测模块、电流过零检测模块、驱动电路、MOSFET桥式电路和分合闸储能电容，所述控制器分别连接充电控制单元、计量芯片、CAN总线通讯模块、温度测量模块、电压过零检测模块、电流过零检测模块、显示模块和驱动电路，充电控制单元还分别连接分合闸储能电容和电源转换电路，电源转换电路还连接交流AC，所述计量芯片还分别连接三相电压采集模块和三相电流采集模块，所述驱动电路还通过MOSFET桥式电路连接永磁同步真空开关；所述驱动电路包括芯片U1、电阻R1、电容C1、电感L1、变压器T、MOS管VT1和MOS管VT2，所述芯片U1引脚12分别连接电源VCC、芯片U1引脚11、芯片U1引脚8和变压器T初级线圈抽头，芯片U1引脚14分别连接芯片U1引脚13、电容C1和电阻R10，电阻R10另一端分别连接电阻R9、电容C4和电阻R8，电容C4另一端连接电阻R9并接地，电阻R8另一端分别连接芯片U1引脚2、电阻R7和电容C2，电容C2另一端分别连接电阻R7另一端和芯片U1引脚3，芯片U1引脚7接地，芯片U1引脚4分别连接电阻R1和电容C1另一端，电阻R1另一端分别连接电阻R11和电容C5并接地，电容C5另一端连接芯片U1引脚5，芯片U1引脚6连接电阻R11另一端，芯片U1引脚10分别连接电阻R2和MOS管VT1的G极，MOS管VT1的S极分别连接电阻R2另一端、二极管VD3正极、MOS管VT2的S极和电阻R3并接地，MOS管VT1的D极分别连接二极管VD1正极和变压器T初级线圈一端，二极管VD1负极分别连接二极管VD3负极和二极管VD2负极，二极管VD2正极分别连接变压器T初级线圈另一端和MOS管VT2的D极，MOS管VT2的G极分别连接电阻R3另一端和芯片U1引脚9，芯片U1引脚1连接电位器R5滑片，电位器R5一端接地，电位器R5另一端连接电阻R4，电阻R4另一端分别连接输出端VO、接地电容C3和电感L1，电感L1另一端分别连接二极管D1负极和二极管D2负极，二极管D1正极分别连接二极管D4负极和变压器T次级线圈一端，变压器T次级线圈另一端分别连接二极管D2正极和二极管D3负极，二极管D3正极连接二极管D4正极并接地；所述芯片U1型号为TL494。计量芯片采用ATT7022A。控制器采用TMS320F2812。所述二极管VD3为稳压二极管。所述电源VCC电压为12V。

本实用新型的工作原理是：目前，在电网中的大部分电气设备都是属于感性的负载，比如异步电机、变压器等，它们在运行过程中消耗有功功率的同时，还要从电网中吸收无功功率，吸收的无功功率会导致电路中的电流增加，造成电能不必要的浪费，降低了功率因数和电压质量。将并联电容器装置安装在电网中就可减少无功功率的流动，从而降低了输电线路因为额外输送无功功率而造成的输电损耗。显然，被感性负载吸收的无功功率，如果全部都要发电机来提供和长距离传送是不可能的，正确的方法应是在消耗无功功率的地方提供需要的无功功率，将并联的适当容量的电容器安装在合适的位置，并且对负载中无功的变化利用控制器控制电容器进行准确的投切补偿达到减少无功功率的流动，提高功率因数的目的，本质上，无功补偿就等效于提高功率因数。

要对电网进行无功补偿，首先要准确地测量出电网运行的整体状况，这些包括电网中功率因数和谐波状况，有功、无功的功率，能量等参数。本实用新型采用了具有可靠性高、精度高以及稳定性高的三相电能计量芯片ATT7022A来收集这些数据，对于交流信号采样，控制器使用现有的FFT算法来实现，控制器TMS320F2812能很好的满足计算量大，CPU运行速度快的要求，然后根据采样的电流和电压信号计算出无功功率、有功功率和功率因数等各相参数。

在电容投切过程中，采用电压过零检测模块检测电网中的电压过零点，电路交流信号经过三相电流采集模块的变换，通过控制器调节PWM输入信号来实现控制驱动电路，从而控制MOSFET桥式电路导通占空比，从而控制永磁同步真空开关。

在电压过零点开始发出合闸指令，真空开关进行动作，投入电容器；在电流过零点，发出分闸指令，真空收到指令进行开关动作，将电容切除；对被控制的三相电机进行补偿。

图2中，TL494作为电源的控制电路，除了作为振荡源以外，还担负调整和稳定输出电压的任务，其振荡频率主要由外接元件R1和C1决定。本电源的开关频率为100kHz。VD1、VD2为隔离二极管，工作电压为33V。T为输出推挽变压器，其初级线圈中心抽头与直流12V输入电源相接。次级接输出桥式整流电路。输出滤波器由扼流圈L1和滤波电容C3组成，能对100kHz的交流电起到很好的滤波作用。当输出电压升高或降低时，其通过取样分压电阻R4、R5、R6反馈到TL494的1脚，将其转换为脉冲宽度与输出端VO电压相反变化的驱动功率，经过TL494的9、10脚分别传输给MOS管VT1、VT2，改变其输出脉冲宽度，使输出端VO电压保持稳定。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种智能工业机器人驱动系统，包括控制器、计量芯片、电压过零检测模块、电流过零检测模块、驱动电路、MOSFET桥式电路和分合闸储能电容，其特征在于，所述控制器分别连接充电控制单元、计量芯片、CAN总线通讯模块、温度测量模块、电压过零检测模块、电流过零检测模块、显示模块和驱动电路，充电控制单元还分别连接分合闸储能电容和电源转换电路，电源转换电路还连接交流AC，所述计量芯片还分别连接三相电压采集模块和三相电流采集模块，所述驱动电路还通过MOSFET桥式电路连接永磁同步真空开关；所述驱动电路包括芯片U1、电阻R1、电容C1、电感L1、变压器T、MOS管VT1和MOS管VT2，所述芯片U1引脚12分别连接电源VCC、芯片U1引脚11、芯片U1引脚8和变压器T初级线圈抽头，芯片U1引脚14分别连接芯片U1引脚13、电容C1和电阻R10，电阻R10另一端分别连接电阻R9、电容C4和电阻R8，电容C4另一端连接电阻R9并接地，电阻R8另一端分别连接芯片U1引脚2、电阻R7和电容C2，电容C2另一端分别连接电阻R7另一端和芯片U1引脚3，芯片U1引脚7接地，芯片U1引脚4分别连接电阻R1和电容C1另一端，电阻R1另一端分别连接电阻R11和电容C5并接地，电容C5另一端连接芯片U1引脚5，芯片U1引脚6连接电阻R11另一端，芯片U1引脚10分别连接电阻R2和MOS管VT1的G极，MOS管VT1的S极分别连接电阻R2另一端、二极管VD3正极、MOS管VT2的S极和电阻R3并接地，MOS管VT1的D极分别连接二极管VD1正极和变压器T初级线圈一端，二极管VD1负极分别连接二极管VD3负极和二极管VD2负极，二极管VD2正极分别连接变压器T初级线圈另一端和MOS管VT2的D极，MOS管VT2的G极分别连接电阻R3另一端和芯片U1引脚9，芯片U1引脚1连接电位器R5滑片，电位器R5一端接地，电位器R5另一端连接电阻R4，电阻R4另一端分别连接输出端VO、接地电容C3和电感L1，电感L1另一端分别连接二极管D1负极和二极管D2负极，二极管D1正极分别连接二极管D4负极和变压器T次级线圈一端，变压器T次级线圈另一端分别连接二极管D2正极和二极管D3负极，二极管D3正极连接二极管D4正极并接地；所述芯片U1型号为TL494。

2.根据权利要求1所述的智能工业机器人驱动系统，其特征在于，所述计量芯片采用ATT7022A。

3.根据权利要求1所述的智能工业机器人驱动系统，其特征在于，所述控制器采用TMS320F2812。

4.根据权利要求1所述的智能工业机器人驱动系统，其特征在于，所述二极管VD3为稳压二极管。

5.根据权利要求1所述的智能工业机器人驱动系统，其特征在于，所述电源VCC电压为12V。